JP3724894B2 - 光送信機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は光送信機に関し、特に波長多重システム（ＷＤＭ）のように複数の波長の光入力をそれぞれ外部変調器で変調する際の各外部変調器のバイアスを自動制御する自動バイアス制御回路を備えた光送信機に関するものである。
【０００１】
光送信機において光変調を行う方法としては、直接変調、内部変調、又は外部変調があり、光源であるレーザの種類や通信速度等の関係により使い分けられる。
【０００２】
このうち、直接変調方式では伝送速度が速くなるに従って出力される光信号の波長変動（チャーピング）の影響が大きくなってしまうので光ファイバ内の波長分散により長距離伝送が困難となる。
【０００３】
そこで、原理的にチャーピングを生じないLiNbO3製のマッハツェンダ型外部変調器や電界吸収型変調器等の外部変調器が注目されている。
【０００４】
このような外部変調器を用いた構成では、光通信システムの長期安定動作を達成するために、温度変動や経時変化に対して出力される光信号の安定化が必要になる。
【０００５】
また、近年、通信の大容量化に伴い、高速で光通信を行う手段として波長多重システム（ＷＤＭ）のように変調された光信号の光の波長を異ならせ多重化することで１本の光ファイバに伝送可能な容量を増加させる技術が光送信機にも適用されている。
【０００６】
本発明は光信号の伝送を安定化させる技術をＷＤＭ技術に対して適用した場合についての問題を解決するものである。
【０００７】
【従来の技術】
図１９は従来の光送信機（例えば本出願人による特開平３−２５１８１５号公報）を示したものであり、図中、１は光源であり、その光出力信号を外部変調器２に与えている。外部変調器２は変調入力端子２ａとバイアス入力端子２ｂとを有し、変調入力端子２ａには駆動部３において入力信号（論理信号）に発振器４からの基準低周波信号を重畳した低周波重畳信号（駆動信号）が与えられるようになっている。
【０００８】
また、バイアス入力端子２ｂには、外部変調器２の出力端子と分岐部５と光／電気変換部６とフィルタ（ＢＰＦ）７とアンプ８と同期検波器９とバイアス制御部１０とで構成されている自動バイアス制御回路（ＡＢＣループ）１１によるバイアス電圧が与えられている。
【０００９】
この自動バイアス制御回路１１においては、外部変調器２の光出力信号の一部を分岐部５でモニター光▲１▼として取り出し、光／電気変換部６において電気信号であるモニター信号▲２▼に変換してフィルタ７に与える。フィルタ７ではモニター信号▲２▼中の低周波成分（発振器４からの基準低周波信号に対応した周波数成分）のみを取り出してアンプ８に送り、アンプ８では一定のアンプ利得▲４▼により増幅してアンプ出力信号▲５▼を発生する。
【００１０】
同期検波器９では発振器４からの基準低周波信号とアンプ出力信号▲５▼の位相を比較し、その位相差に応じた信号をバイアス制御部１０に与え、バイアス制御部１０は動作ずれを補正する信号▲６▼を外部変調器２のバイアス入力端子２ｂに与えている。
【００１１】
すなわち、外部変調器２においては温度変化や経時変化等によりその入出力特性に変化動作点ずれ（＝動作点ドリフト）を生ずる。これにより、光出力信号の消光比の劣化が生じるため、上記の自動バイアス制御回路１１では、外部変調器２から出力される光出力信号に重畳されている低周波信号の周波数成分を検出し、発振器４からの基準低周波信号と位相を比較して動作点のずれ方向を検出し、このずれ方向に応じて外部変調器の動作点をずれ方向と同方向に制御することにより動作点ずれを補償（自動バイアス制御）している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の光送信機では、光源と外部変調器の組み合わせが固定されており、光源の発光レベルに合わせて自動バイアス制御回路が動作可能となるように調整を行えば、後で自動バイアス制御回路の光源の光レベルに対する設定点を動かす必要が無かった。
【００１３】
すなわち、従来の自動バイアス制御は、レーザが発光する光レベルに対応して自動バイアス制御回路の設計が行われていた。
【００１４】
また、自動バイアス制御回路は受光素子やアンプを使用しており、それらの回路素子を線形動作させないと外部変調器の動作点が正しく設定されない。その理由は、自動バイアス制御回路が例えば１kHzの変調信号の位相関係を同期検波器で検出して制御を行うので、回路が非線形動作すると、非線形による位相変動が生じてしまい、その分だけ設定点誤差が生じるからである。
【００１５】
したがって従来の光送信機では、自動バイアス制御回路の受光素子やアンプの利得は、一定であったため、光源の光レベル変動に対する自動バイアス制御回路の許容範囲が狭かった。
【００１６】
ところが近年、光波長多重システム（ＷＤＭ）の光送信機のように、光波長が異なる多数の波長の光源を外部変調器に入力する方式の実用化に伴い、以下のような問題が生じることが判った。
【００１７】
図２０に従来の光送信機をＷＤＭシステムに適用した例を示す。この図において、１−１〜１−３はレーザ光源（ＬＤ）を示し、２−１〜２−３は外部変調器を示し、３−１〜３−２は駆動回路を示し、１１−１〜１１−３は自動バイアス制御回路（ＡＢＣループ）を示している。この図では、ＬＤ１−１〜１−３がそれぞれ異なる波長λ１〜λ３で発光している。
【００１８】
このように、ＬＤ１−１〜１−３の発光波長を異ならせる場合には、ＬＤ１−１〜１−３に加えるバイアス電流を変えて制御する必要がある。このため、各ＬＤ１−１〜１−３が出力する光レベルがそれぞれ異なるレベルとなる。
【００１９】
この場合、各外部変調器２−１〜２−３の出力から得たモニタ信号の振幅は光レベルの違いに応じてそれぞれ異なる振幅を有している。
【００２０】
その結果、該モニター信号における低周波（例えば１KHz)信号成分も光源の光レベル変動の影響を受ける。この低周波信号成分も、入力信号の変調度に対して或る変調度（例えば５％）で変調を受けているためである。
【００２１】
すなわち、駆動部からの変調信号（駆動信号）は外部変調器により光変調信号に変換されるが、その時の光変調信号の振幅は、当然、光源の光レベルに応じて変化する。例えば、０dBmの光レベルの光が光源から入力した場合、光変調信号のＨレベルが０dBm、平均レベルが−３dBm、そして、Ｌレベルが０（非発光）となる（ただし、外部変調器の損失が０で消光比無限大の理想の場合）。
【００２２】
そのため、利得制御のための低周波信号を入力信号に重畳して変調信号（駆動信号）としたときは、モニター信号中の低周波信号成分の変調度も光源の光レベルに応じて振幅が変化することになる。
【００２３】
これを図２１に示した従来例の動作説明図により説明すると、分岐部５からのモニター光▲１▼のレベルに比例してモニター信号▲２▼が光／電気変換部６から出力され（同図（１）参照）、このモニター信号▲２▼中の低周波信号成分の振幅が変動したとき、その変動に比例してアンプ８の出力信号▲５▼の振幅も変動する（同図（２）参照）。
【００２４】
さらに、アンプ出力信号▲５▼の振幅が変動することに伴ってバイアス制御部１０からの動作点ずれ信号（補償信号）▲６▼も変動することになる（同図（３）参照）。
【００２５】
このように、モニター信号の振幅が変動し小さくなった場合に、モニター信号自体の検出が困難となり、正常な自動バイアス制御が不可能になる場合が生じる。
【００２６】
したがって、従来の自動バイアス制御回路を光波長多重システムに適用する場合には、自動バイアス制御回路は、光源のレベル差に対応して個別に設計し、低周波重畳された信号より取り出した振幅レベルが異なる場合でも対応できるように個々のレベルに対応させて設計する必要が生じる。
【００２７】
仮に、光源対応に個別に自動バイアスの制御回路を設計しても、各光源に用いるレーザの劣化等の問題でレーザの出力レベルが変化しモニター信号の振幅が小さくなった場合には、対応が困難になってしまう。
【００２８】
したがって本発明は、光源対応に個別に自動バイアス制御回路を設計することなく且つ光源のレベルが障害により低下した場合でも自動バイアス制御が可能となる回路構成を備えた光送信機を実現することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
〔１〕上記の目的を達成するため、本発明に係る光送信機は、光源と、発振器からの低周波信号が重畳された、入力信号に応じた駆動信号を出力する駆動部と、前記駆動信号に応じて前記光源の出力光を変調する、マッハツェンダ型の外部変調器と、前記外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と、前記モニター光を電気信号であるモニター信号に変換する光／電気変換部と、前記モニター信号より前記低周波信号の周波数成分を取り出すフィルタと、前記フィルタの出力信号を増幅するアンプと、前記発振器の低周波信号と前記アンプの出力信号の位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する同期検波器と、前記同期検波器の出力に基づき前記外部変調器のバイアスを制御するバイアス制御部とを備えた光送信機であって、前記モニター信号の強度に応じて前記アンプの利得を制御することにより前記アンプの出力信号強度を一定の値に制御する利得制御回路を備えたことを特徴としている。
【００３０】
これを図１により説明すると、この図１の光送信機の構成は図１９に示した従来例の構成に対して、モニター信号▲２▼を利得制御回路１２にも与え、この利得制御回路１２から利得制御信号▲３▼を生成してアンプ８に与え、以てモニター光のレベルに応じてアンプ８の利得制御を行っている点が異なっている。
【００３１】
この図１の構成の動作を図２により説明する。外部変調器２から分岐部５を経て光／電気変換部６に与えられるモニター光▲１▼の光レベルが同図（１）に示すように変動すると、その出力電気信号であるモニター信号▲２▼のレベルはモニター光▲１▼のレベルに対応して増大する。
【００３２】
そして、このモニター信号▲２▼の増減に対応し、モニター信号の特性と逆特性の形で利得制御回路１２は利得制御信号▲３▼を出力する（同図（２）参照）。
【００３３】
すなわち、光源１からの光出力が例えば大きくなったときには、モニター光▲１▼も大きくなるが、このモニター光▲１▼に対応して増加したモニター信号▲２▼を受けた利得制御回路１２は利得制御信号▲３▼によりアンプ８の利得▲４▼を減少させてアンプ出力信号▲５▼を低下させるように制御を行っている。同図（２），（３）の特性においては、説明の便宜上リニアに示しているが素子の特性により実際はノンリニアな領域も有している。
【００３４】
この結果、利得制御信号▲３▼とアンプ利得▲４▼との関係は同図（３）に示すように所謂逆特性の関係になるので、アンプ出力信号▲５▼はモニター信号▲２▼のレベルに関わらず、同図（４）に示すように一定の値に近づけることができる。
【００３５】
したがって、アンプ出力信号▲５▼が一定値に制御されて行くため、バイアス制御部１０からの動作点ずれ信号▲６▼は動作点ずれが無い信号となる。
【００３６】
〔２〕なお、上記〔１〕において、該モニター信号検出部は、外部変調器の光出力信号をモニター光▲１▼として分岐する分岐部５と該モニター光▲１▼をモニター信号▲２▼に変換する光／電気変換部６とで構成することができる。
【００３７】
〔３〕さらに本発明では、外部変調器の光入力信号の一部を分岐して電気信号としてのモニター信号を検出するモニター信号検出部と、該モニター信号のレベルに反比例した利得制御信号を発生して自動バイアス制御回路内のアンプの利得を制御する利得制御回路と、を設けることができる。
【００３８】
すなわち、上記〔１〕では、外部変調器と分岐部と光／電気変換部とフィルタとアンプと同期検波器とバイアス制御部で構成される自動バイアス制御回路におけるモニター信号から利得制御回路が利得制御信号を生成してアンプの利得を制御したが、ここでは、光源から外部変調器への光入力信号をモニター信号検出部で取り出し、このモニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加する利得制御信号を利得制御回路で生成し、自動バイアス制御回路内のアンプの利得を制御してもよい。
【００３９】
〔４〕なお、上記〔３〕において、該モニター信号検出部は、光源から外部変調器への光入力信号をモニター光として分岐する分岐部と該モニター光を該モニター信号に変換する光／電気変換部とで構成することができる。
【００４０】
〔５〕上記〔１〕乃至〔４〕のいずれかにおいて、該利得制御回路は、平均値検出部と反転型増幅部の直列回路で構成することができる。
【００４１】
〔６〕また、上記〔１〕乃至〔４〕のいずれかにおいて、該利得制御回路は、ピーク値検出部と反転型増幅部の直列回路で構成することができる。
【００４２】
すなわち、上記〔５〕又は〔６〕における利得制御回路では、モニター信号検出部を構成する光／電気変換部からのモニター信号を平均値検出部又はピーク値検出部でそれぞれ平均値又はピーク値として検出し、この値を反転型増幅部に与える。反転型増幅部では、入力信号を反転した形で利得制御信号を出力するので、この利得制御信号をモニター信号に対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加するようにしたものとすることができる。
【００４３】
〔７〕上記〔２〕において、該光／電気変換部が負荷抵抗に接続された受光素子であり、該負荷抵抗の出力電圧を該モニター信号として該利得制御回路に与えてもよい。
【００４４】
すなわち、光／電気変換部からのモニター信号は受光素子で電気信号に変換されるが、その値は受光素子に接続された負荷抵抗を流れる電流による電圧降下によって利得制御回路に与えられる。
【００４５】
〔８〕上記〔７〕において、該受光素子としてＰＩＮフォトダイオードを用いることができる。
【００４６】
〔９〕上記〔７〕において、該受光素子としてＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）を用いることができる。
【００４７】
〔１０〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部とモニター光をモニター信号に変換する光／電気変換部とを有し、該光／電気変換部が可変負荷抵抗に接続された受光素子であり、さらに、該可変負荷抵抗の負荷電圧を該モニター信号として入力し該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加する負荷電圧を発生するように該可変負荷抵抗を制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路を設けることができる。
【００４８】
すなわち、この場合には、光／電気変換部を構成する受光素子の負荷抵抗として可変型のものを使用し、利得制御回路は自動バイアス制御回路内のアンプの利得を制御するのではなく、モニター信号のレベルに反比例した利得制御信号を生成して該可変負荷抵抗に与える。この可変負荷抵抗は該利得制御信号により抵抗値が制御されるので、結果としてモニター信号は図２（４）に示す如く一定値に近づくこととなる。
【００４９】
〔１１〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と該モニター光をモニター信号に変換する光／電気変換部とを有し、該光／電気変換部が電圧可変型電源を有する負荷抵抗に接続された受光素子であり、さらに、該負荷抵抗の負荷電圧を該モニター信号として入力し該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加する負荷電圧が発生されるように該電圧可変型電源を制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路を設けることができる。
【００５０】
すなわち、この場合には、今度は負荷抵抗を変化させるのではなく、負荷抵抗に接続されている電圧可変型電源の電源電圧を変化させるようにしており、結果として上記〔１０〕と同様の動作を呈する。
【００５１】
〔１２〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と該モニター光をモニター信号に変換する光／電気変換部とを有し、該光／電気変換部が負荷抵抗に接続されたＡＰＤであり、さらに、該ＡＰＤのバイアス電圧（逆バイアス電圧）を制御するＡＰＤバイアス部と、該負荷抵抗の負荷電圧を該モニター信号として入力し該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加する負荷電圧が発生されるように該ＡＰＤバイアス部を制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路と、を設けることができる。
【００５２】
すなわち、この場合には、受光素子としてのＡＰＤは増倍率が制御可能であることに着目してＡＰＤからのモニター信号のレベルに反比例した利得制御信号をアンプの代わりにＡＰＤバイアス部に与える。したがってＡＰＤバイアス部はＡＰＤの増倍率はモニター信号のレベルに反対方向の制御がなされることになる。
【００５３】
〔１３〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号の一部を分岐して電気信号としてのモニター信号を検出するモニター信号検出部を有し、該外部変調器の入力光源にレーザダイオードを用い、さらに、該レーザダイオードに接続されたＬＤ電流制御部と、該レーザダイオードの光出力信号が該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加するように該ＬＤ電流制御部を介して該レーザダイオードを電流制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路と、を設けることができる。
【００５４】
すなわち、この場合には、自動バイアス制御回路内のアンプの代わりに光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）に接続されたＬＤ電流制御部に利得制御信号を与える。これにより、ＬＤ電流制御部は、モニター信号のレベルに対応して反対方向にレーザダイオードの電流を制御するので、レーザダイオードから外部変調器への光入力信号を一定値に近づけることができる。
【００５５】
〔１４〕さらに本発明に係る光送信機は、光源と、発振器からの低周波信号が重畳された、入力信号に応じた駆動信号を出力する駆動部と、前記駆動信号に応じて前記光源の出力光を変調する、マッハツェンダ型の外部変調器と、前記外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と、前記モニター光を電気信号であるモニター信号に変換する光／電気変換部と、前記モニター信号より前記低周波信号の周波数成分を取り出すフィルタと、前記フィルタの出力信号を増幅するアンプと、前記発振器の低周波信号と前記アンプの出力信号の位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する同期検波器と、前記同期検波器の出力に基づき前記外部変調器のバイアスを制御するバイアス制御部とを備えた光送信機であって、前記分岐部と前記光／電気変換部との間に設けられた光減衰器と、前記モニター信号の強度に応じて前記光減衰器を制御することにより前記アンプへの入力信号強度を一定の値に制御する利得制御回路を備えることができる。
【００５６】
すなわち、本発明では外部変調器への光入力信号を一定値に近づけるため、利得制御回路はモニター信号に対して反対方向の利得制御信号を光源と外部変調器との間に設けた光減衰器に与えて制御している。
【００５７】
〔１５〕上記〔１４〕において、該光減衰器の代わりに光増幅器を用いてもよい。
〔１６〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と該モニター光をモニター信号に変換する光／電気変換部とを有し、さらに、該分岐部と該光／電気変換部との間に挿入された光減衰器と、該モニター光のレベルが該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加するように該光減衰器を制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路と、を設けることができる。
【００５８】
すなわち、この場合には光減衰器を自動バイアス制御回路を構成する分岐部と光／電気変換部との間に設け、この光減衰器を利得制御回路がモニター信号に基づいて上記と同様に制御している。
【００５９】
〔１７〕上記〔１６〕において、該光減衰器の代わりに光増幅器を用い、利得制御回路からの利得制御信号により光増幅器を制御して光減衰器と同様の働きをさせてもよい。
【００６０】
〔１８〕上記〔１６〕において、該光減衰器の代わりに電界吸収型外部変調器を用い、利得制御回路からの利得制御信号により電界吸収型外部変調器を電圧制御して光減衰器と同様の働きをさせてもよい。
【００６１】
〔１９〕また、上記〔１４〕において、該光減衰器の代わりに電界吸収型外部変調器を用いてもよい。
【００６２】
〔２０〕上記〔１〕乃至〔１９〕のいずれかにおいて、該自動バイアス制御回路を複数の光源に対応した複数の変調器に対してそれぞれ設けることができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
図３は本発明に係る光送信機の実施例（１）を示したもので、特に図１に示した構成の実施例を示している。
【００６４】
この実施例においては、利得制御回路１２は平均値検出部１２ａと反転型増幅部１２ｂとの直列回路で構成されている。平均値検出部１２ａは図２（１）に示す特性の光／電気変換部６から出力されたモニター信号(2)における平均値を検出して反転型増幅部１２ｂに与える。反転型増幅部１２ｂは同図（２）に示す特性を有するものであり、平均値検出部１２ａから与えられた平均値に反比例した出力信号である利得制御信号３をアンプ８に与えている。（なお、同図（２），（３）では、各特性が説明の便宜上リニアに示されているが、実際は素子特性によりノンリニアの領域も有しており、以下の説明で用いる反比例という用語は、同図（２）に示す特性に対する反対特性という意味である。）
【００６５】
すなわち、反転型増幅部１２ｂは平均値検出部１２ｂから出力されたピーク値に反比例した利得制御信号▲３▼を出力してアンプ８に与え、モニター信号▲２▼の変動を相殺（例えばモニター信号▲２▼が大きい時にはアンプ８の利得が下がるように）して図２（４）に示すように一定の値に近づくように制御する。これにより、光源１から外部変調器２への光入力信号の変動を吸収している。
【００６６】
図４は本発明に係る光送信機の実施例（２）を示したもので、この実施例（２）と図３の実施例（１）の違いは、利得制御回路１２において平均値検出部１２ａの代わりにピーク値検出部１２ｃを用いている点である。
【００６７】
この場合も反転型増幅部１２ｂは図２（２）の特性に従いピーク値検出部１２ｃから出力されたピーク値に反比例した利得制御信号▲３▼を出力してアンプ８に与え、モニター信号▲２▼の変動を相殺することにより、光源１から外部変調器２への光入力信号の変動を吸収するようにしている。
【００６８】
図５は本発明に係る光送信機の実施例（３）を示しており、この実施例では、光源１と外部変調器２との間に分岐部５とは別の分岐部１３を設けて光源１からの光出力の一部をモニター光▲７▼として分岐させ、このモニター光▲７▼を光／電気変換部６とは別の光／電気変換部１４によりモニター信号▲８▼に変換し利得制御回路１２を介してアンプ８の利得を制御するようにしている。
【００６９】
すなわち、図１，図３及び図６に示した実施例では自動バイアス制御回路１１内におけるモニター信号▲２▼を用いてアンプ８の利得を制御したが、この実施例（３）では分岐部１３と光／電気変換部１４とを自動バイアス制御回路１１とは別に設け、光／電気変換部１４からのモニター信号▲８▼を利得制御回路１２において外部変調器２の光入力信号に対応したモニター信号▲８▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を発生しアンプ８に与えることにより光源１から外部変調器２への光出力信号の変動を図２（４）に示すように補償している。
【００７０】
図６は図５に示した本発明の実施例（３）における利得制御回路１２の実施例（４）を示したもので、この実施例は図３に示した実施例（１）と同様に平均値検出部１２ａと反転型増幅部１２ｂの直列回路で構成しており、その動作は図３と同様である。
【００７１】
図７は本発明に係る光送信機の実施例（５）を示しており、図６の実施例（４）と異なる点は、利得制御回路１２において平均値検出部１２ａの代わりにピーク値検出部１２ｃを用いていることであり、この実施例（５）の利得制御回路１２は図４に示した実施例（２）における利得制御回路１２に対応している。
【００７２】
図８は本発明に係る光送信機の実施例（６）を示したもので、この実施例では特に上記の各実施例における光／電気変換部６がＰＩＮフォトダイオード１５ａとその負荷抵抗１６とで構成されており、負荷抵抗１６の出力電圧をモニター信号▲２▼として利得制御回路１２に与えている。
【００７３】
これにより、利得制御回路１２はモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼をアンプ８に与え、以て外部変調器２における光入力信号の変動を吸収するようにしている。
【００７４】
図９は本発明に係る光送信機の実施例（７）を示したもので、この実施例（７）と図８に示した実施例（６）との違いは、受光素子としてＰＩＮフォトダイオード１５ａの代わりにＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）１３ｂを用いていることであり、その他の動作は図８の実施例（６）と同様である。
【００７５】
図１０は本発明に係る光送信機の実施例（８）を示したもので、この実施例では、上記の各実施例における光／電気変換部６が受光素子１５と可変負荷抵抗１６ａとで構成されており、受光素子１５から出力されたモニター信号▲２▼を受けた利得制御回路１２はアンプ８に対してではなく可変負荷抵抗１６ａに対して利得制御信号▲３▼を与えている。
【００７６】
これにより、利得制御回路１２は可変負荷抵抗１６ａがモニター信号▲２▼のレベルに反比例した負荷電圧を発生してフィルタ７に与えるように可変制御している。従って、外部変調器２への光入力信号の変動を吸収するように可変負荷抵抗１６ａが制御されてモニター信号▲２▼が図２（４）に示すように一定の値に近づくように制御される。
【００７７】
図１１は本発明に係る光送信機の実施例（９）を示したもので、この実施例では光／電気変換部６が受光素子１５と負荷抵抗１６とで構成されているが、利得制御回路１２はアンプ８に対してではなく負荷抵抗１６に接続された電圧可変型電源１７に対して利得制御信号▲３▼を与えるようにしている点が異なっている。
【００７８】
すなわち、この実施例では受光素子１５からのモニター信号(2)のレベルに反比例した利得制御信号(3)が利得制御回路１２から出力されて電圧可変型電源１７に与えられることにより、この電圧可変型電源１７はモニター信号(2)のレベルと反比例した形で電源を制御（例えばモニター信号(2)が大きい時には電源電圧が下がるように制御）している。
【００７９】
図１２は本発明に係る光送信機の実施例（１０）を示したもので、この実施例では図９に示した実施例（７）において利得制御回路１２がアンプ８に対して利得制御するのではなく、ＡＰＤ１５ｂからのモニター信号▲２▼を受けて利得制御信号▲３▼をＡＰＤバイアス部１８に与え、このＡＰＤバイアス部１８がＡＰＤ１５ｂの逆バイアス電圧を制御するように動作する点が異なっている。
【００８０】
すなわち、利得制御回路１２はモニター信号▲２▼が例えば小さい時にはこのモニター信号▲２▼を大きくして一定値に近づくように図２（２）に示した特性により利得制御信号▲３▼を出力し、これを受けたＡＰＤバイアス部１８はＡＰＤ１５ｂの増倍率を制御し、以て外部変調器２の光入力信号のレベル変動を吸収している。
【００８１】
図１３は本発明に係る光送信機の実施例（１１）を示したもので、この実施例では図１，図３及び図４に示した実施例のように利得制御回路１２がアンプ８の利得を制御するのではなく、ＬＤ（レーザダイオード）電流制御部１９を介して光源であるレーザダイオード１のＬＤ電流を制御している点が異なっている。
【００８２】
すなわち、この実施例では、モニター信号▲２▼を受けた利得制御回路１２は図２（２）に示す特性に従い、モニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を出力してＬＤ電流制御部１９に与えると、このＬＤ電流制御部１９はモニター信号▲２▼が例えば大きい時には小さくするようにＬＤ電流をレーザダイオード１に与えるので、レーザダイオード１から外部変調器２への光出力信号は低下することとなる。従って、外部変調器２への光入力信号のレベル変動が吸収されることになる。
【００８３】
図１４は本発明に係る光送信機の実施例（１２）を示したもので、この実施例においては図１３に示した実施例（１１）がＬＤ電流制御部１９を介してレーザダイオード１を直接制御しているのに対し、利得制御回路１２が、レーザダイオード１と外部変調機２との間に新たに設けた光減衰器２２に対して利得制御信号▲３▼を与える点が異なっている。
【００８４】
すなわち、利得制御回路１２がモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を光減衰器２２に与えてモニター信号▲２▼が例えば大きい時には光減衰器２２の減衰量を大きくするように制御する。
【００８５】
これにより、レーザダイオード１からの光出力が変動した場合に利得制御回路１２と光減衰器２２とによって吸収することが可能となる。
【００８６】
図１５は本発明に係る光送信機の実施例（１３）を示したもので、この実施例では図１４に示した実施例（１２）における光減衰器２２の代わりに光増幅器２３を用いている点が異なっている。
【００８７】
すなわち、この実施例ではモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼が利得制御回路１２から光増幅器２３に与えることにより、レーザダイオード１からの光出力は光増幅器２３によってその変動が吸収されるように利得が制御される。
【００８８】
また、図１４，図１５においては、レーザダイオード１の出力変動を吸収する手段としては電界吸収型外部変調器を用いてもよい。
【００８９】
図１６は本発明に係る光送信機の実施例（１４）を示したもので、この実施例では、図１４に示した実施例（１２）における光減衰器２２をレーザダイオード１と外部変調器２との間ではなく分岐部５と光／電気変換部６との間に設け、利得制御回路１２はモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を光減衰器２２に与えている。
【００９０】
従って、図１４の実施例（１２）とは外部変調器２の入力側と出力側との違いはあるが、同様にして外部変調器２の光入力信号のレベル変動をモニター信号▲２▼によって利得制御回路１２が吸収した形の利得制御信号▲３▼を光減衰器２２に与えている。
【００９１】
図１７は本発明に係る光送信機の実施例（１５）を示したもので、この実施例では図１６の実施例（１４）において光減衰器２２の代わりに光増幅器２３を用いている点のみが異なっており、モニター信号▲２▼のレベル変動を吸収するために光減衰器２２ではなく光増幅器２３によって制御を行う点が異なっている。
【００９２】
図１８は本発明に係る光送信機の実施例（１６）を示したもので、この実施例では図１７に示した実施例（１５）における光増幅器２３の代わりに電界吸収型変調器２４を用いている点が異なっている。
【００９３】
すなわち、この実施例ではモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を利得制御回路１２が電界吸収型変調器２４に与えることにより、この電界吸収型変調器２４はそのバイアス電圧が制御されることにより図１６に示した実施例（１４）における光減衰器２２と同様に光／電気変換部６へのモニター光▲１▼のレベルを制御し、以て外部変調器２の光入力信号のレベル変動を吸収するようにしている。
【００９４】
図３〜図１８の構成は、図２０のように光波長多重通信システムのユニットとして各レーザダイオードの出力側にそれぞれ設けることができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光送信機によれば、外部変調器の光出力信号又は光入力信号の一部を分岐して電気信号としてのモニター信号を検出し、該モニター信号のレベルに反比例した利得制御信号を発生して自動バイアス制御回路内の利得を制御する利得制御回路を設けているので、光源の光出力レベルに応じて自動バイアス制御回路の受光素子やアンプの利得を変動させて光源の光レベル変動に対する自動バイアス制御回路の許容範囲を広くすることが可能となる。したがって、各レーザダイオード対応に自動バイアス制御回路を設計する必要がなくなる。
【００９６】
このため、光レベルの異なる多数の波長の光源を外部変調器に入力する波長多重システム（ＷＤＭ）の光源に対して個別の自動バイアス制御回路を設ける必要がなくなり、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光送信機の原理を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明に係る光送信機の動作を説明するためのグラフ図である。
【図３】本発明に係る光送信機の実施例（１）を示したブロック図である。
【図４】本発明に係る光送信機の実施例（２）を示したブロック図である。
【図５】本発明に係る光送信機の実施例（３）を示したブロック図である。
【図６】本発明に係る光送信機の実施例（４）を示したブロック図である。
【図７】本発明に係る光送信機の実施例（５）を示したブロック図である。
【図８】本発明に係る光送信機の実施例（６）を示したブロック図である。
【図９】本発明に係る光送信機の実施例（７）を示したブロック図である。
【図１０】本発明に係る光送信機の実施例（８）を示したブロック図である。
【図１１】本発明に係る光送信機の実施例（９）を示したブロック図である。
【図１２】本発明に係る光送信機の実施例（１０）を示したブロック図である。
【図１３】本発明に係る光送信機の実施例（１１）を示したブロック図である。
【図１４】本発明に係る光送信機の実施例（１２）を示したブロック図である。
【図１５】本発明に係る光送信機の実施例（１３）を示したブロック図である。
【図１６】本発明に係る光送信機の実施例（１４）を示したブロック図である。
【図１７】本発明に係る光送信機の実施例（１５）を示したブロック図である。
【図１８】本発明に係る光送信機の実施例（１６）を示したブロック図である。
【図１９】従来の光送信機の構成を示したブロック図である。
【図２０】従来例の光送信機をＷＤＭシステムに適用した例を示したブロック図である。
【図２１】従来例の動作を説明するためのグラフ図である。
【符号の説明】
１ 光源（ＬＤ）
２ 外部変調器
３ 駆動部
４ 発振器
５，１３ 分岐部
６ 光／電気変換部
７ フィルタ
８ アンプ
９ 同期検波器
１０ バイアス制御部
１１ 自動バイアス制御回路（ＡＢＣループ）
１２ 利得制御回路
１２ａ 平均値検出部
１２ｂ 反転型増幅部
１２ｃ ピーク値検出部
１５ 受光素子
１５ａ ＰＩＮフォトダイオード
１５ｂ ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）
１６ 負荷抵抗
１６ａ 可変負荷抵抗
１７ 電圧可変型電源
１８ ＡＰＤバイアス部
１９ ＬＤ（レーザダイオード）電流制御部
２２ 光減衰器
２３ 光増幅器
２４ 電界吸収型変調器
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
本発明は光送信機に関し、特に波長多重システム（ＷＤＭ）のように複数の波長の光入力をそれぞれ外部変調器で変調する際の各外部変調器のバイアスを自動制御する自動バイアス制御回路を備えた光送信機に関するものである。
【０００１】
光送信機において光変調を行う方法としては、直接変調、内部変調、又は外部変調があり、光源であるレーザの種類や通信速度等の関係により使い分けられる。
【０００２】
このうち、直接変調方式では伝送速度が速くなるに従って出力される光信号の波長変動（チャーピング）の影響が大きくなってしまうので光ファイバ内の波長分散により長距離伝送が困難となる。
【０００３】
そこで、原理的にチャーピングを生じないLiNbO3製のマッハツェンダ型外部変調器や電界吸収型変調器等の外部変調器が注目されている。
【０００４】
このような外部変調器を用いた構成では、光通信システムの長期安定動作を達成するために、温度変動や経時変化に対して出力される光信号の安定化が必要になる。
【０００５】
また、近年、通信の大容量化に伴い、高速で光通信を行う手段として波長多重システム（ＷＤＭ）のように変調された光信号の光の波長を異ならせ多重化することで１本の光ファイバに伝送可能な容量を増加させる技術が光送信機にも適用されている。
【０００６】
本発明は光信号の伝送を安定化させる技術をＷＤＭ技術に対して適用した場合についての問題を解決するものである。
【０００７】
【従来の技術】
図１９は従来の光送信機（例えば本出願人による特開平３−２５１８１５号公報）を示したものであり、図中、１は光源であり、その光出力信号を外部変調器２に与えている。外部変調器２は変調入力端子２ａとバイアス入力端子２ｂとを有し、変調入力端子２ａには駆動部３において入力信号（論理信号）に発振器４からの基準低周波信号を重畳した低周波重畳信号（駆動信号）が与えられるようになっている。
【０００８】
また、バイアス入力端子２ｂには、外部変調器２の出力端子と分岐部５と光／電気変換部６とフィルタ（ＢＰＦ）７とアンプ８と同期検波器９とバイアス制御部１０とで構成されている自動バイアス制御回路（ＡＢＣループ）１１によるバイアス電圧が与えられている。
【０００９】
この自動バイアス制御回路１１においては、外部変調器２の光出力信号の一部を分岐部５でモニター光▲１▼として取り出し、光／電気変換部６において電気信号であるモニター信号▲２▼に変換してフィルタ７に与える。フィルタ７ではモニター信号▲２▼中の低周波成分（発振器４からの基準低周波信号に対応した周波数成分）のみを取り出してアンプ８に送り、アンプ８では一定のアンプ利得▲４▼により増幅してアンプ出力信号▲５▼を発生する。
【００１０】
同期検波器９では発振器４からの基準低周波信号とアンプ出力信号▲５▼の位相を比較し、その位相差に応じた信号をバイアス制御部１０に与え、バイアス制御部１０は動作ずれを補正する信号▲６▼を外部変調器２のバイアス入力端子２ｂに与えている。
【００１１】
すなわち、外部変調器２においては温度変化や経時変化等によりその入出力特性に変化動作点ずれ（＝動作点ドリフト）を生ずる。これにより、光出力信号の消光比の劣化が生じるため、上記の自動バイアス制御回路１１では、外部変調器２から出力される光出力信号に重畳されている低周波信号の周波数成分を検出し、発振器４からの基準低周波信号と位相を比較して動作点のずれ方向を検出し、このずれ方向に応じて外部変調器の動作点をずれ方向と同方向に制御することにより動作点ずれを補償（自動バイアス制御）している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の光送信機では、光源と外部変調器の組み合わせが固定されており、光源の発光レベルに合わせて自動バイアス制御回路が動作可能となるように調整を行えば、後で自動バイアス制御回路の光源の光レベルに対する設定点を動かす必要が無かった。
【００１３】
すなわち、従来の自動バイアス制御は、レーザが発光する光レベルに対応して自動バイアス制御回路の設計が行われていた。
【００１４】
また、自動バイアス制御回路は受光素子やアンプを使用しており、それらの回路素子を線形動作させないと外部変調器の動作点が正しく設定されない。その理由は、自動バイアス制御回路が例えば１kHzの変調信号の位相関係を同期検波器で検出して制御を行うので、回路が非線形動作すると、非線形による位相変動が生じてしまい、その分だけ設定点誤差が生じるからである。
【００１５】
したがって従来の光送信機では、自動バイアス制御回路の受光素子やアンプの利得は、一定であったため、光源の光レベル変動に対する自動バイアス制御回路の許容範囲が狭かった。
【００１６】
ところが近年、光波長多重システム（ＷＤＭ）の光送信機のように、光波長が異なる多数の波長の光源を外部変調器に入力する方式の実用化に伴い、以下のような問題が生じることが判った。
【００１７】
図２０に従来の光送信機をＷＤＭシステムに適用した例を示す。この図において、１−１〜１−３はレーザ光源（ＬＤ）を示し、２−１〜２−３は外部変調器を示し、３−１〜３−２は駆動回路を示し、１１−１〜１１−３は自動バイアス制御回路（ＡＢＣループ）を示している。この図では、ＬＤ１−１〜１−３がそれぞれ異なる波長λ１〜λ３で発光している。
【００１８】
このように、ＬＤ１−１〜１−３の発光波長を異ならせる場合には、ＬＤ１−１〜１−３に加えるバイアス電流を変えて制御する必要がある。このため、各ＬＤ１−１〜１−３が出力する光レベルがそれぞれ異なるレベルとなる。
【００１９】
この場合、各外部変調器２−１〜２−３の出力から得たモニタ信号の振幅は光レベルの違いに応じてそれぞれ異なる振幅を有している。
【００２０】
その結果、該モニター信号における低周波（例えば１KHz)信号成分も光源の光レベル変動の影響を受ける。この低周波信号成分も、入力信号の変調度に対して或る変調度（例えば５％）で変調を受けているためである。
【００２１】
すなわち、駆動部からの変調信号（駆動信号）は外部変調器により光変調信号に変換されるが、その時の光変調信号の振幅は、当然、光源の光レベルに応じて変化する。例えば、０dBmの光レベルの光が光源から入力した場合、光変調信号のＨレベルが０dBm、平均レベルが−３dBm、そして、Ｌレベルが０（非発光）となる（ただし、外部変調器の損失が０で消光比無限大の理想の場合）。
【００２２】
そのため、利得制御のための低周波信号を入力信号に重畳して変調信号（駆動信号）としたときは、モニター信号中の低周波信号成分の変調度も光源の光レベルに応じて振幅が変化することになる。
【００２３】
これを図２１に示した従来例の動作説明図により説明すると、分岐部５からのモニター光▲１▼のレベルに比例してモニター信号▲２▼が光／電気変換部６から出力され（同図（１）参照）、このモニター信号▲２▼中の低周波信号成分の振幅が変動したとき、その変動に比例してアンプ８の出力信号▲５▼の振幅も変動する（同図（２）参照）。
【００２４】
さらに、アンプ出力信号▲５▼の振幅が変動することに伴ってバイアス制御部１０からの動作点ずれ信号（補償信号）▲６▼も変動することになる（同図（３）参照）。
【００２５】
このように、モニター信号の振幅が変動し小さくなった場合に、モニター信号自体の検出が困難となり、正常な自動バイアス制御が不可能になる場合が生じる。
【００２６】
したがって、従来の自動バイアス制御回路を光波長多重システムに適用する場合には、自動バイアス制御回路は、光源のレベル差に対応して個別に設計し、低周波重畳された信号より取り出した振幅レベルが異なる場合でも対応できるように個々のレベルに対応させて設計する必要が生じる。
【００２７】
仮に、光源対応に個別に自動バイアスの制御回路を設計しても、各光源に用いるレーザの劣化等の問題でレーザの出力レベルが変化しモニター信号の振幅が小さくなった場合には、対応が困難になってしまう。
【００２８】
したがって本発明は、光源対応に個別に自動バイアス制御回路を設計することなく且つ光源のレベルが障害により低下した場合でも自動バイアス制御が可能となる回路構成を備えた光送信機を実現することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
〔１〕上記の目的を達成するため、本発明に係る光送信機は、光源と、発振器からの低周波信号が重畳された、入力信号に応じた駆動信号を出力する駆動部と、前記駆動信号に応じて前記光源の出力光を変調する、マッハツェンダ型の外部変調器と、前記外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と、前記モニター光を電気信号であるモニター信号に変換する光／電気変換部と、前記モニター信号より前記低周波信号の周波数成分を取り出すフィルタと、前記フィルタの出力信号を増幅するアンプと、前記発振器の低周波信号と前記アンプの出力信号の位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する同期検波器と、前記同期検波器の出力に基づき前記外部変調器のバイアスを制御するバイアス制御部とを備えた光送信機であって、前記モニター信号の強度に応じて前記アンプの利得を制御することにより前記アンプの出力信号強度を一定の値に制御する利得制御回路を備えたことを特徴としている。
【００３０】
これを図１により説明すると、この図１の光送信機の構成は図１９に示した従来例の構成に対して、モニター信号▲２▼を利得制御回路１２にも与え、この利得制御回路１２から利得制御信号▲３▼を生成してアンプ８に与え、以てモニター光のレベルに応じてアンプ８の利得制御を行っている点が異なっている。
【００３１】
この図１の構成の動作を図２により説明する。外部変調器２から分岐部５を経て光／電気変換部６に与えられるモニター光▲１▼の光レベルが同図（１）に示すように変動すると、その出力電気信号であるモニター信号▲２▼のレベルはモニター光▲１▼のレベルに対応して増大する。
【００３２】
そして、このモニター信号▲２▼の増減に対応し、モニター信号の特性と逆特性の形で利得制御回路１２は利得制御信号▲３▼を出力する（同図（２）参照）。
【００３３】
すなわち、光源１からの光出力が例えば大きくなったときには、モニター光▲１▼も大きくなるが、このモニター光▲１▼に対応して増加したモニター信号▲２▼を受けた利得制御回路１２は利得制御信号▲３▼によりアンプ８の利得▲４▼を減少させてアンプ出力信号▲５▼を低下させるように制御を行っている。同図（２），（３）の特性においては、説明の便宜上リニアに示しているが素子の特性により実際はノンリニアな領域も有している。
【００３４】
この結果、利得制御信号▲３▼とアンプ利得▲４▼との関係は同図（３）に示すように所謂逆特性の関係になるので、アンプ出力信号▲５▼はモニター信号▲２▼のレベルに関わらず、同図（４）に示すように一定の値に近づけることができる。
【００３５】
したがって、アンプ出力信号▲５▼が一定値に制御されて行くため、バイアス制御部１０からの動作点ずれ信号▲６▼は動作点ずれが無い信号となる。
【００３６】
〔２〕なお、上記〔１〕において、該モニター信号検出部は、外部変調器の光出力信号をモニター光▲１▼として分岐する分岐部５と該モニター光▲１▼をモニター信号▲２▼に変換する光／電気変換部６とで構成することができる。
【００３７】
〔３〕さらに本発明では、外部変調器の光入力信号の一部を分岐して電気信号としてのモニター信号を検出するモニター信号検出部と、該モニター信号のレベルに反比例した利得制御信号を発生して自動バイアス制御回路内のアンプの利得を制御する利得制御回路と、を設けることができる。
【００３８】
すなわち、上記〔１〕では、外部変調器と分岐部と光／電気変換部とフィルタとアンプと同期検波器とバイアス制御部で構成される自動バイアス制御回路におけるモニター信号から利得制御回路が利得制御信号を生成してアンプの利得を制御したが、ここでは、光源から外部変調器への光入力信号をモニター信号検出部で取り出し、このモニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加する利得制御信号を利得制御回路で生成し、自動バイアス制御回路内のアンプの利得を制御してもよい。
【００３９】
〔４〕なお、上記〔３〕において、該モニター信号検出部は、光源から外部変調器への光入力信号をモニター光として分岐する分岐部と該モニター光を該モニター信号に変換する光／電気変換部とで構成することができる。
【００４０】
〔５〕上記〔１〕乃至〔４〕のいずれかにおいて、該利得制御回路は、平均値検出部と反転型増幅部の直列回路で構成することができる。
【００４１】
〔６〕また、上記〔１〕乃至〔４〕のいずれかにおいて、該利得制御回路は、ピーク値検出部と反転型増幅部の直列回路で構成することができる。
【００４２】
すなわち、上記〔５〕又は〔６〕における利得制御回路では、モニター信号検出部を構成する光／電気変換部からのモニター信号を平均値検出部又はピーク値検出部でそれぞれ平均値又はピーク値として検出し、この値を反転型増幅部に与える。反転型増幅部では、入力信号を反転した形で利得制御信号を出力するので、この利得制御信号をモニター信号に対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加するようにしたものとすることができる。
【００４３】
〔７〕上記〔２〕において、該光／電気変換部が負荷抵抗に接続された受光素子であり、該負荷抵抗の出力電圧を該モニター信号として該利得制御回路に与えてもよい。
【００４４】
すなわち、光／電気変換部からのモニター信号は受光素子で電気信号に変換されるが、その値は受光素子に接続された負荷抵抗を流れる電流による電圧降下によって利得制御回路に与えられる。
【００４５】
〔８〕上記〔７〕において、該受光素子としてＰＩＮフォトダイオードを用いることができる。
【００４６】
〔９〕上記〔７〕において、該受光素子としてＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）を用いることができる。
【００４７】
〔１０〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部とモニター光をモニター信号に変換する光／電気変換部とを有し、該光／電気変換部が可変負荷抵抗に接続された受光素子であり、さらに、該可変負荷抵抗の負荷電圧を該モニター信号として入力し該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加する負荷電圧を発生するように該可変負荷抵抗を制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路を設けることができる。
【００４８】
すなわち、この場合には、光／電気変換部を構成する受光素子の負荷抵抗として可変型のものを使用し、利得制御回路は自動バイアス制御回路内のアンプの利得を制御するのではなく、モニター信号のレベルに反比例した利得制御信号を生成して該可変負荷抵抗に与える。この可変負荷抵抗は該利得制御信号により抵抗値が制御されるので、結果としてモニター信号は図２（４）に示す如く一定値に近づくこととなる。
【００４９】
〔１１〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と該モニター光をモニター信号に変換する光／電気変換部とを有し、該光／電気変換部が電圧可変型電源を有する負荷抵抗に接続された受光素子であり、さらに、該負荷抵抗の負荷電圧を該モニター信号として入力し該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加する負荷電圧が発生されるように該電圧可変型電源を制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路を設けることができる。
【００５０】
すなわち、この場合には、今度は負荷抵抗を変化させるのではなく、負荷抵抗に接続されている電圧可変型電源の電源電圧を変化させるようにしており、結果として上記〔１０〕と同様の動作を呈する。
【００５１】
〔１２〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と該モニター光をモニター信号に変換する光／電気変換部とを有し、該光／電気変換部が負荷抵抗に接続されたＡＰＤであり、さらに、該ＡＰＤのバイアス電圧（逆バイアス電圧）を制御するＡＰＤバイアス部と、該負荷抵抗の負荷電圧を該モニター信号として入力し該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加する負荷電圧が発生されるように該ＡＰＤバイアス部を制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路と、を設けることができる。
【００５２】
すなわち、この場合には、受光素子としてのＡＰＤは増倍率が制御可能であることに着目してＡＰＤからのモニター信号のレベルに反比例した利得制御信号をアンプの代わりにＡＰＤバイアス部に与える。したがってＡＰＤバイアス部はＡＰＤの増倍率はモニター信号のレベルに反対方向の制御がなされることになる。
【００５３】
〔１３〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号の一部を分岐して電気信号としてのモニター信号を検出するモニター信号検出部を有し、該外部変調器の入力光源にレーザダイオードを用い、さらに、該レーザダイオードに接続されたＬＤ電流制御部と、該レーザダイオードの光出力信号が該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加するように該ＬＤ電流制御部を介して該レーザダイオードを電流制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路と、を設けることができる。
【００５４】
すなわち、この場合には、自動バイアス制御回路内のアンプの代わりに光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）に接続されたＬＤ電流制御部に利得制御信号を与える。これにより、ＬＤ電流制御部は、モニター信号のレベルに対応して反対方向にレーザダイオードの電流を制御するので、レーザダイオードから外部変調器への光入力信号を一定値に近づけることができる。
【００５５】
〔１４〕さらに本発明に係る光送信機は、光源と、発振器からの低周波信号が重畳された、入力信号に応じた駆動信号を出力する駆動部と、前記駆動信号に応じて前記光源の出力光を変調する、マッハツェンダ型の外部変調器と、前記外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と、前記モニター光を電気信号であるモニター信号に変換する光／電気変換部と、前記モニター信号より前記低周波信号の周波数成分を取り出すフィルタと、前記フィルタの出力信号を増幅するアンプと、前記発振器の低周波信号と前記アンプの出力信号の位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する同期検波器と、前記同期検波器の出力に基づき前記外部変調器のバイアスを制御するバイアス制御部とを備えた光送信機であって、前記分岐部と前記光／電気変換部との間に設けられた光減衰器と、前記モニター信号の強度に応じて前記光減衰器を制御することにより前記アンプへの入力信号強度を一定の値に制御する利得制御回路を備えることができる。
【００５６】
すなわち、本発明では外部変調器への光入力信号を一定値に近づけるため、利得制御回路はモニター信号に対して反対方向の利得制御信号を光源と外部変調器との間に設けた光減衰器に与えて制御している。
【００５７】
〔１５〕上記〔１４〕において、該光減衰器の代わりに光増幅器を用いてもよい。
〔１６〕さらに、自動バイアス制御回路が、外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と該モニター光をモニター信号に変換する光／電気変換部とを有し、さらに、該分岐部と該光／電気変換部との間に挿入された光減衰器と、該モニター光のレベルが該モニター信号のレベルに対応して該レベルの増加時は減少し該レベルの減少時は増加するように該光減衰器を制御するための利得制御信号を発生する利得制御回路と、を設けることができる。
【００５８】
すなわち、この場合には光減衰器を自動バイアス制御回路を構成する分岐部と光／電気変換部との間に設け、この光減衰器を利得制御回路がモニター信号に基づいて上記と同様に制御している。
【００５９】
〔１７〕上記〔１６〕において、該光減衰器の代わりに光増幅器を用い、利得制御回路からの利得制御信号により光増幅器を制御して光減衰器と同様の働きをさせてもよい。
【００６０】
〔１８〕上記〔１６〕において、該光減衰器の代わりに電界吸収型外部変調器を用い、利得制御回路からの利得制御信号により電界吸収型外部変調器を電圧制御して光減衰器と同様の働きをさせてもよい。
【００６１】
〔１９〕また、上記〔１４〕において、該光減衰器の代わりに電界吸収型外部変調器を用いてもよい。
【００６２】
〔２０〕上記〔１〕乃至〔１９〕のいずれかにおいて、該自動バイアス制御回路を複数の光源に対応した複数の変調器に対してそれぞれ設けることができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
図３は本発明に係る光送信機の実施例（１）を示したもので、特に図１に示した構成の実施例を示している。
【００６４】
この実施例においては、利得制御回路１２は平均値検出部１２ａと反転型増幅部１２ｂとの直列回路で構成されている。平均値検出部１２ａは図２（１）に示す特性の光／電気変換部６から出力されたモニター信号(2)における平均値を検出して反転型増幅部１２ｂに与える。反転型増幅部１２ｂは同図（２）に示す特性を有するものであり、平均値検出部１２ａから与えられた平均値に反比例した出力信号である利得制御信号３をアンプ８に与えている。（なお、同図（２），（３）では、各特性が説明の便宜上リニアに示されているが、実際は素子特性によりノンリニアの領域も有しており、以下の説明で用いる反比例という用語は、同図（２）に示す特性に対する反対特性という意味である。）
【００６５】
すなわち、反転型増幅部１２ｂは平均値検出部１２ｂから出力されたピーク値に反比例した利得制御信号▲３▼を出力してアンプ８に与え、モニター信号▲２▼の変動を相殺（例えばモニター信号▲２▼が大きい時にはアンプ８の利得が下がるように）して図２（４）に示すように一定の値に近づくように制御する。これにより、光源１から外部変調器２への光入力信号の変動を吸収している。
【００６６】
図４は本発明に係る光送信機の実施例（２）を示したもので、この実施例（２）と図３の実施例（１）の違いは、利得制御回路１２において平均値検出部１２ａの代わりにピーク値検出部１２ｃを用いている点である。
【００６７】
この場合も反転型増幅部１２ｂは図２（２）の特性に従いピーク値検出部１２ｃから出力されたピーク値に反比例した利得制御信号▲３▼を出力してアンプ８に与え、モニター信号▲２▼の変動を相殺することにより、光源１から外部変調器２への光入力信号の変動を吸収するようにしている。
【００６８】
図５は本発明に係る光送信機の実施例（３）を示しており、この実施例では、光源１と外部変調器２との間に分岐部５とは別の分岐部１３を設けて光源１からの光出力の一部をモニター光▲７▼として分岐させ、このモニター光▲７▼を光／電気変換部６とは別の光／電気変換部１４によりモニター信号▲８▼に変換し利得制御回路１２を介してアンプ８の利得を制御するようにしている。
【００６９】
すなわち、図１，図３及び図６に示した実施例では自動バイアス制御回路１１内におけるモニター信号▲２▼を用いてアンプ８の利得を制御したが、この実施例（３）では分岐部１３と光／電気変換部１４とを自動バイアス制御回路１１とは別に設け、光／電気変換部１４からのモニター信号▲８▼を利得制御回路１２において外部変調器２の光入力信号に対応したモニター信号▲８▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を発生しアンプ８に与えることにより光源１から外部変調器２への光出力信号の変動を図２（４）に示すように補償している。
【００７０】
図６は図５に示した本発明の実施例（３）における利得制御回路１２の実施例（４）を示したもので、この実施例は図３に示した実施例（１）と同様に平均値検出部１２ａと反転型増幅部１２ｂの直列回路で構成しており、その動作は図３と同様である。
【００７１】
図７は本発明に係る光送信機の実施例（５）を示しており、図６の実施例（４）と異なる点は、利得制御回路１２において平均値検出部１２ａの代わりにピーク値検出部１２ｃを用いていることであり、この実施例（５）の利得制御回路１２は図４に示した実施例（２）における利得制御回路１２に対応している。
【００７２】
図８は本発明に係る光送信機の実施例（６）を示したもので、この実施例では特に上記の各実施例における光／電気変換部６がＰＩＮフォトダイオード１５ａとその負荷抵抗１６とで構成されており、負荷抵抗１６の出力電圧をモニター信号▲２▼として利得制御回路１２に与えている。
【００７３】
これにより、利得制御回路１２はモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼をアンプ８に与え、以て外部変調器２における光入力信号の変動を吸収するようにしている。
【００７４】
図９は本発明に係る光送信機の実施例（７）を示したもので、この実施例（７）と図８に示した実施例（６）との違いは、受光素子としてＰＩＮフォトダイオード１５ａの代わりにＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）１３ｂを用いていることであり、その他の動作は図８の実施例（６）と同様である。
【００７５】
図１０は本発明に係る光送信機の実施例（８）を示したもので、この実施例では、上記の各実施例における光／電気変換部６が受光素子１５と可変負荷抵抗１６ａとで構成されており、受光素子１５から出力されたモニター信号▲２▼を受けた利得制御回路１２はアンプ８に対してではなく可変負荷抵抗１６ａに対して利得制御信号▲３▼を与えている。
【００７６】
これにより、利得制御回路１２は可変負荷抵抗１６ａがモニター信号▲２▼のレベルに反比例した負荷電圧を発生してフィルタ７に与えるように可変制御している。従って、外部変調器２への光入力信号の変動を吸収するように可変負荷抵抗１６ａが制御されてモニター信号▲２▼が図２（４）に示すように一定の値に近づくように制御される。
【００７７】
図１１は本発明に係る光送信機の実施例（９）を示したもので、この実施例では光／電気変換部６が受光素子１５と負荷抵抗１６とで構成されているが、利得制御回路１２はアンプ８に対してではなく負荷抵抗１６に接続された電圧可変型電源１７に対して利得制御信号▲３▼を与えるようにしている点が異なっている。
【００７８】
すなわち、この実施例では受光素子１５からのモニター信号(2)のレベルに反比例した利得制御信号(3)が利得制御回路１２から出力されて電圧可変型電源１７に与えられることにより、この電圧可変型電源１７はモニター信号(2)のレベルと反比例した形で電源を制御（例えばモニター信号(2)が大きい時には電源電圧が下がるように制御）している。
【００７９】
図１２は本発明に係る光送信機の実施例（１０）を示したもので、この実施例では図９に示した実施例（７）において利得制御回路１２がアンプ８に対して利得制御するのではなく、ＡＰＤ１５ｂからのモニター信号▲２▼を受けて利得制御信号▲３▼をＡＰＤバイアス部１８に与え、このＡＰＤバイアス部１８がＡＰＤ１５ｂの逆バイアス電圧を制御するように動作する点が異なっている。
【００８０】
すなわち、利得制御回路１２はモニター信号▲２▼が例えば小さい時にはこのモニター信号▲２▼を大きくして一定値に近づくように図２（２）に示した特性により利得制御信号▲３▼を出力し、これを受けたＡＰＤバイアス部１８はＡＰＤ１５ｂの増倍率を制御し、以て外部変調器２の光入力信号のレベル変動を吸収している。
【００８１】
図１３は本発明に係る光送信機の実施例（１１）を示したもので、この実施例では図１，図３及び図４に示した実施例のように利得制御回路１２がアンプ８の利得を制御するのではなく、ＬＤ（レーザダイオード）電流制御部１９を介して光源であるレーザダイオード１のＬＤ電流を制御している点が異なっている。
【００８２】
すなわち、この実施例では、モニター信号▲２▼を受けた利得制御回路１２は図２（２）に示す特性に従い、モニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を出力してＬＤ電流制御部１９に与えると、このＬＤ電流制御部１９はモニター信号▲２▼が例えば大きい時には小さくするようにＬＤ電流をレーザダイオード１に与えるので、レーザダイオード１から外部変調器２への光出力信号は低下することとなる。従って、外部変調器２への光入力信号のレベル変動が吸収されることになる。
【００８３】
図１４は本発明に係る光送信機の実施例（１２）を示したもので、この実施例においては図１３に示した実施例（１１）がＬＤ電流制御部１９を介してレーザダイオード１を直接制御しているのに対し、利得制御回路１２が、レーザダイオード１と外部変調機２との間に新たに設けた光減衰器２２に対して利得制御信号▲３▼を与える点が異なっている。
【００８４】
すなわち、利得制御回路１２がモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を光減衰器２２に与えてモニター信号▲２▼が例えば大きい時には光減衰器２２の減衰量を大きくするように制御する。
【００８５】
これにより、レーザダイオード１からの光出力が変動した場合に利得制御回路１２と光減衰器２２とによって吸収することが可能となる。
【００８６】
図１５は本発明に係る光送信機の実施例（１３）を示したもので、この実施例では図１４に示した実施例（１２）における光減衰器２２の代わりに光増幅器２３を用いている点が異なっている。
【００８７】
すなわち、この実施例ではモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼が利得制御回路１２から光増幅器２３に与えることにより、レーザダイオード１からの光出力は光増幅器２３によってその変動が吸収されるように利得が制御される。
【００８８】
また、図１４，図１５においては、レーザダイオード１の出力変動を吸収する手段としては電界吸収型外部変調器を用いてもよい。
【００８９】
図１６は本発明に係る光送信機の実施例（１４）を示したもので、この実施例では、図１４に示した実施例（１２）における光減衰器２２をレーザダイオード１と外部変調器２との間ではなく分岐部５と光／電気変換部６との間に設け、利得制御回路１２はモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を光減衰器２２に与えている。
【００９０】
従って、図１４の実施例（１２）とは外部変調器２の入力側と出力側との違いはあるが、同様にして外部変調器２の光入力信号のレベル変動をモニター信号▲２▼によって利得制御回路１２が吸収した形の利得制御信号▲３▼を光減衰器２２に与えている。
【００９１】
図１７は本発明に係る光送信機の実施例（１５）を示したもので、この実施例では図１６の実施例（１４）において光減衰器２２の代わりに光増幅器２３を用いている点のみが異なっており、モニター信号▲２▼のレベル変動を吸収するために光減衰器２２ではなく光増幅器２３によって制御を行う点が異なっている。
【００９２】
図１８は本発明に係る光送信機の実施例（１６）を示したもので、この実施例では図１７に示した実施例（１５）における光増幅器２３の代わりに電界吸収型変調器２４を用いている点が異なっている。
【００９３】
すなわち、この実施例ではモニター信号▲２▼のレベルに反比例した利得制御信号▲３▼を利得制御回路１２が電界吸収型変調器２４に与えることにより、この電界吸収型変調器２４はそのバイアス電圧が制御されることにより図１６に示した実施例（１４）における光減衰器２２と同様に光／電気変換部６へのモニター光▲１▼のレベルを制御し、以て外部変調器２の光入力信号のレベル変動を吸収するようにしている。
【００９４】
図３〜図１８の構成は、図２０のように光波長多重通信システムのユニットとして各レーザダイオードの出力側にそれぞれ設けることができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光送信機によれば、外部変調器の光出力信号又は光入力信号の一部を分岐して電気信号としてのモニター信号を検出し、該モニター信号のレベルに反比例した利得制御信号を発生して自動バイアス制御回路内の利得を制御する利得制御回路を設けているので、光源の光出力レベルに応じて自動バイアス制御回路の受光素子やアンプの利得を変動させて光源の光レベル変動に対する自動バイアス制御回路の許容範囲を広くすることが可能となる。したがって、各レーザダイオード対応に自動バイアス制御回路を設計する必要がなくなる。
【００９６】
このため、光レベルの異なる多数の波長の光源を外部変調器に入力する波長多重システム（ＷＤＭ）の光源に対して個別の自動バイアス制御回路を設ける必要がなくなり、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光送信機の原理を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明に係る光送信機の動作を説明するためのグラフ図である。
【図３】本発明に係る光送信機の実施例（１）を示したブロック図である。
【図４】本発明に係る光送信機の実施例（２）を示したブロック図である。
【図５】本発明に係る光送信機の実施例（３）を示したブロック図である。
【図６】本発明に係る光送信機の実施例（４）を示したブロック図である。
【図７】本発明に係る光送信機の実施例（５）を示したブロック図である。
【図８】本発明に係る光送信機の実施例（６）を示したブロック図である。
【図９】本発明に係る光送信機の実施例（７）を示したブロック図である。
【図１０】本発明に係る光送信機の実施例（８）を示したブロック図である。
【図１１】本発明に係る光送信機の実施例（９）を示したブロック図である。
【図１２】本発明に係る光送信機の実施例（１０）を示したブロック図である。
【図１３】本発明に係る光送信機の実施例（１１）を示したブロック図である。
【図１４】本発明に係る光送信機の実施例（１２）を示したブロック図である。
【図１５】本発明に係る光送信機の実施例（１３）を示したブロック図である。
【図１６】本発明に係る光送信機の実施例（１４）を示したブロック図である。
【図１７】本発明に係る光送信機の実施例（１５）を示したブロック図である。
【図１８】本発明に係る光送信機の実施例（１６）を示したブロック図である。
【図１９】従来の光送信機の構成を示したブロック図である。
【図２０】従来例の光送信機をＷＤＭシステムに適用した例を示したブロック図である。
【図２１】従来例の動作を説明するためのグラフ図である。
【符号の説明】
１ 光源（ＬＤ）
２ 外部変調器
３ 駆動部
４ 発振器
５，１３ 分岐部
６ 光／電気変換部
７ フィルタ
８ アンプ
９ 同期検波器
１０ バイアス制御部
１１ 自動バイアス制御回路（ＡＢＣループ）
１２ 利得制御回路
１２ａ 平均値検出部
１２ｂ 反転型増幅部
１２ｃ ピーク値検出部
１５ 受光素子
１５ａ ＰＩＮフォトダイオード
１５ｂ ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）
１６ 負荷抵抗
１６ａ 可変負荷抵抗
１７ 電圧可変型電源
１８ ＡＰＤバイアス部
１９ ＬＤ（レーザダイオード）電流制御部
２２ 光減衰器
２３ 光増幅器
２４ 電界吸収型変調器
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- 光源と、
発振器からの低周波信号が重畳された、入力信号に応じた駆動信号を出力する駆動部と、
前記駆動信号に応じて前記光源の出力光を変調する、マッハツェンダ型の外部変調器と、
前記外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と、
前記モニター光を電気信号であるモニター信号に変換する光／電気変換部と、
前記モニター信号より前記低周波信号の周波数成分を取り出すフィルタと、
前記フィルタの出力信号を増幅するアンプと、
前記発振器の低周波信号と前記アンプの出力信号の位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する同期検波器と、
前記同期検波器の出力に基づき前記外部変調器のバイアスを制御するバイアス制御部とを備えた光送信機であって、
前記モニター信号の強度に応じて前記アンプの利得を制御することにより前記アンプの出力信号強度を一定の値に制御する利得制御回路を備えたことを特徴とする光送信機。 - 光源と、
発振器からの低周波信号が重畳された、入力信号に応じた駆動信号を出力する駆動部と、
前記駆動信号に応じて前記光源の出力光を変調する、マッハツェンダ型の外部変調器と、
前記外部変調器の光出力信号をモニター光として分岐する分岐部と、
前記モニター光を電気信号であるモニター信号に変換する光／電気変換部と、
前記モニター信号より前記低周波信号の周波数成分を取り出すフィルタと、
前記フィルタの出力信号を増幅するアンプと、
前記発振器の低周波信号と前記アンプの出力信号の位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する同期検波器と、
前記同期検波器の出力に基づき前記外部変調器のバイアスを制御するバイアス制御部とを備えた光送信機であって、
前記分岐部と前記光／電気変換部との間に設けられた光減衰器と、
前記モニター信号の強度に応じて前記光減衰器を制御することにより前記アンプへの入力信号強度を一定の値に制御する利得制御回路を備えたことを特徴とする光送信機。
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